[發(fā)明專利]一種基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710271289.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107065551B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳松林;吳金書(shū);楊寶慶;馬杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工大航博科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

一種基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法，本發(fā)明涉及基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的開(kāi)環(huán)掃頻測(cè)定法需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間、固定參數(shù)的控制方法對(duì)負(fù)載變化適應(yīng)能力差，及可能會(huì)出現(xiàn)幾套控制方法參數(shù)都不能保證系統(tǒng)的最佳性能，甚至無(wú)法保證系統(tǒng)穩(wěn)定的缺點(diǎn)。具體過(guò)程為：一、根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建立轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)機(jī)理模型；二、測(cè)量抵消庫(kù)侖摩擦力矩T_c所需的控制量DA值，對(duì)步驟一中轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型G(s)的控制輸入信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；三、得到精確參數(shù)和四、得到最優(yōu)自校正控制環(huán)節(jié)J(s)。本發(fā)明用于仿真轉(zhuǎn)臺(tái)控制領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法。

背景技術(shù)

在飛行器半實(shí)物仿真和測(cè)試中，飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是常用的硬件設(shè)備之一，它能夠真實(shí)地復(fù)現(xiàn)飛行器在空中飛行時(shí)的各種姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，提供精確的運(yùn)動(dòng)測(cè)試基準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)高精度和高動(dòng)態(tài)的指標(biāo)要求，多數(shù)轉(zhuǎn)臺(tái)都采用了直接驅(qū)動(dòng)的工作方式，這種方式使得轉(zhuǎn)臺(tái)的性能對(duì)其參數(shù)變化十分敏感，而系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸或負(fù)載變化都會(huì)導(dǎo)致被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型發(fā)生變化。工程上常用的轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)學(xué)模型參數(shù)的確定方法為開(kāi)環(huán)掃頻測(cè)定法，其主要思想是：給伺服系統(tǒng)加入正弦輸入激勵(lì)信號(hào)，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)也是同一頻率的正弦信號(hào)，通過(guò)改變輸入信號(hào)的頻率，對(duì)輸入的信號(hào)和輸出端信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可獲得被測(cè)系統(tǒng)或?qū)ο蟮念l率特性，這種方法需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。并且，在多數(shù)情況下，由于環(huán)境條件的變化、框架之間的力矩耦合以及其它干擾因素的存在等，被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的參數(shù)可能在正常運(yùn)行期間發(fā)生變化。這樣就會(huì)影響以被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的固定參數(shù)的控制方法的品質(zhì)，使其性能下降，不能達(dá)到給定的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)指標(biāo)要求，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懴到y(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。轉(zhuǎn)臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中，為適應(yīng)不同型號(hào)飛行器實(shí)驗(yàn)需求，往往會(huì)安裝不同慣量的負(fù)載，固定參數(shù)的控制方法對(duì)這種負(fù)載的變化適應(yīng)能力差。為使系統(tǒng)在負(fù)載變化或存在其它干擾影響的條件下仍能夠穩(wěn)定且滿足指標(biāo)要求，目前的解決的方法是針對(duì)幾種典型的負(fù)載，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行重新建模，重新設(shè)計(jì)控制方法，設(shè)計(jì)幾套匹配的控制方法參數(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，使用時(shí)，用戶會(huì)根據(jù)安裝負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)選擇最接近的控制方法參數(shù)。然而，當(dāng)用戶負(fù)載較多，變化較大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)幾套控制方法參數(shù)都不能保證系統(tǒng)的最佳性能，甚至無(wú)法保證穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的開(kāi)環(huán)掃頻測(cè)定法需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間、固定參數(shù)的控制方法對(duì)負(fù)載變化適應(yīng)能力差，及可能會(huì)出現(xiàn)幾套控制方法參數(shù)都不能保證系統(tǒng)的最佳性能，甚至無(wú)法保證系統(tǒng)穩(wěn)定的缺點(diǎn)，而提出一種基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法。

一種基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法具體過(guò)程為：

步驟一、根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建立轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)機(jī)理模型，包括轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型G(s)和摩擦模型

步驟二、測(cè)量抵消庫(kù)侖摩擦力矩T_c所需的控制量DA值，對(duì)步驟一中轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型G(s)的控制輸入信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；

步驟三、使用擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)步驟二中補(bǔ)償后的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型G(s)中的待辨識(shí)參數(shù)τ_e、τ_m和K進(jìn)行精確辨識(shí)，得到精確參數(shù)和

步驟四、設(shè)計(jì)自校正控制環(huán)節(jié)J(s)的控制律，并根據(jù)辨識(shí)得到的和對(duì)自校正控制環(huán)節(jié)J(s)進(jìn)行自校正調(diào)整，得到最優(yōu)自校正控制環(huán)節(jié)J(s)。

本發(fā)明的有益效果為：

提出了基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于模型參數(shù)精確辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)自校正控制方法為：根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的機(jī)理結(jié)構(gòu)建立開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型并測(cè)量非線性環(huán)節(jié)參數(shù)，使用擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)進(jìn)行精確辨識(shí)，得到的模型參數(shù)用于調(diào)整自校正控制環(huán)節(jié)，進(jìn)而使系統(tǒng)在負(fù)載改變后保證良好的動(dòng)態(tài)性能，滿足“雙十”指標(biāo)。